導與練高考生物一輪復習專題4生物技術在其他方面的應用名師優(yōu)質課件新人教版選修1

1、專題 生物技術在其他方面的應用 課前導學課前導學 要點探究要點探究 課堂自測課堂自測 1.植物組織培養(yǎng)的基本過程。 2.影響植物組織培養(yǎng)的因素。 3.DNA 粗提取及鑒定的原理。 4.PCR 的原理與過程。 5.凝膠色譜法及電泳法的原理。 6.蒸餾和萃取的過程。 一、植物的組織培養(yǎng)技術 1.植物組織培養(yǎng)的基本過程 2.菊花組織培養(yǎng)過程 (1)影響植物組織培養(yǎng)的主要因素 選材:一般選擇未開花植株的莖上部新生的側枝。 (2)實驗操作過程 制備 MS 固體培養(yǎng)基:配制好的培養(yǎng)基進行高壓蒸汽滅菌 外植體消毒:70%的酒精 消毒無菌水 清洗0.1%的氯化 汞溶液消毒無菌水 清洗 3.月季的花藥培養(yǎng) (1

2、)花粉發(fā)育過程:花粉母細胞(小孢子母細胞)小孢子四分體時期單核期雙核期花粉粒。 (2)產生花粉植株的兩種途徑 (3)影響花藥培養(yǎng)的因素:主要因素是材料材料的選擇和培養(yǎng)基的組成組成?；ㄋ幣囵B(yǎng)一般選擇在 初花期初花期,選擇的花粉處于發(fā)育過程中的單核期單核期。 (4)實驗操作關鍵 材料的選取:挑選完全未開放的花蕾,確定花粉發(fā)育時期最常用方法是醋酸洋紅法。 接種:消毒后的花蕾,在無菌條件下除去萼片和花瓣,并立即將花藥接種到培養(yǎng)基上。 剝離花藥時盡量不要損傷花藥。 培養(yǎng):溫度控制在25 左右,幼小植株形成后才需要光照光照。如果花藥開裂釋放出胚狀體,就要在花藥開裂后盡快將幼小植株分開。 二、DNA 和蛋白

3、質技術 1.DNA 的粗提取與鑒定 (1)基本原理 DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同,在 0.14 mol/L0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中的溶解度最低。 DNA 不溶于酒精溶液。 DNA 在沸水浴沸水浴條件下可與二苯胺二苯胺反應呈現(xiàn)藍色。 (2)實驗設計 材料的選取:選用 DNA含量相對較高較高的生物組織,如雞血、菜花、洋蔥等。 破碎細胞(以雞血為例):雞血細胞,加蒸餾水,用玻璃棒玻璃棒攪拌,用紗布過濾,收集濾液。 去除雜質:利用 DNA 在不同濃度的 NaCl 溶液中溶解度不同,通過控制NaClNaCl 溶液的濃度溶液的濃度去除雜質。 DNA 析出:將處理后的溶液過

4、濾,加入與濾液體積相等的、冷卻的酒精溶液(體積分數(shù)為95%)。 DNA 的鑒定:DNA 溶解在 2 mol/L 的 NaCl 溶液中,加入 4 mL 的二苯胺試劑,沸水中加熱 5 min,溶液變成藍色藍色。 2.多聚酶鏈式反應擴增 DNA 片段 (1)PCR 原理 DNA 的熱變性: 雙鏈DNA鏈 DNA 單(2)PCR 的反應過程 變性:90 以上時,雙鏈 DNA 解聚為單鏈。 復性:溫度下降到50 50 左右,兩種引物引物通過堿基互補配對方式與兩條單鏈DNA 結合。 延伸:溫度上升到72 72 左右,溶液中的四種脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下,根據(jù)堿基互補配對原則合成新的 DNA 鏈。

5、3.血紅蛋白的提取和分離 (1)方法及原理 方法 凝膠色譜法 電泳法 白質 各種分子帶電性質帶電性質的差異以及分子本身大小、形狀的不同 原理 根據(jù)相對分子質量的大小相對分子質量的大小 分離蛋 (2)實驗操作程序 樣品處理:紅細胞的洗滌血紅蛋白的釋放分離血紅蛋白溶液 粗分離:用透析透析法除去樣品中相對分子質量較小的雜質 純化:用凝膠色譜法對血紅蛋白進行分離和純化 純度鑒定:用 SDS-SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳法來測定蛋白質 的相對分子質量,即對血紅蛋白進行純度鑒定 三、植物有效成分的提取 1.植物芳香油的提取 (1)植物芳香油的主要化學成分:萜類化合物及其衍生物,具有很強的揮

6、發(fā)揮發(fā)性。提取方法有蒸餾、壓榨壓榨和萃取等。 2.胡蘿卜素的提取 (1)胡蘿卜素性質:不溶于水,微溶于乙醇,易溶于石油醚等有機溶劑。 (3)鑒定方法:紙層析法。 1.判斷正誤 (1)DNA 在不同濃度的 NaCl 溶液中溶解度不同,在0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中溶解度最低。( ) (2)利用凝膠色譜法分離蛋白質時,相對分子質量小的先洗脫出來。( ) (3)PCR 技術中需利用熱穩(wěn)定的 DNA解旋酶。 ( ) (4)胡蘿卜素的提取使用紙層析法。( ) 2.(2011年上海生物)下列關于植物組織培養(yǎng)的敘述,錯誤的是( A A ) A.外植體可以來自于植物的任何細胞 B.培養(yǎng)應在無菌條

7、件下進行 C.以花粉作為外植體可得到單倍體植株 D.不同階段的培養(yǎng)基中細胞分裂素和生長素的比例不同 3.(2012 肇慶模擬)在裝填色譜柱時,不得有氣泡存在的原因是( A A ) A.氣泡會攪亂洗脫液中蛋白質的洗脫次序,降低分離效果 B.氣泡阻礙蛋白質的運動 C.氣泡能與蛋白質發(fā)生化學反應 D.氣泡會在裝填凝膠的時候使凝膠不緊密 4.(2012 韶關模擬)在 DNA 粗提取與鑒定實驗中,將第三次過濾獲得的紗布上含有的 DNA 的黏稠物(含有較多雜質)分別處理如下: 放入 2 mol/L 的 NaCl 溶液中,攪拌后過濾 再加 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液,攪拌后過濾 再加入冷卻的、

8、與濾液體積相等的95%酒精溶液,用玻璃棒沿一個方向攪拌,卷起絲狀物 上述操作過程正確的順序是( C C ) A. B. C. D. 植物組織培養(yǎng)技術 問題引領: 菊花的組織培養(yǎng)和月季的花藥培養(yǎng)有何異同? 影響組織培養(yǎng)的因素有哪些? 組織培養(yǎng)獲得成功的關鍵是什么？ 1.菊花的組織培養(yǎng)與月季花藥培養(yǎng)的比較 比較項目 材料 選取 不同點 光照 狀況 操作 流程 結果 相同點 菊花的組織培養(yǎng) 未開花植株的莖上部新萌生的側枝 每日用日光燈照 12 h 制備培養(yǎng)基外植體消毒接種培養(yǎng)移栽栽培 正常植株 月季的花藥培養(yǎng) 通常選擇完全未開放的花蕾 開始不需光照,幼小植株形成后才需光照 選材材料消毒接種和培養(yǎng)篩選

9、和誘導移栽栽培選育 單倍體植株 理論基礎:植物細胞的全能性植物細胞的全能性 。 基本過程:脫分化脫分化再分化再分化試管苗。 影響因素:營養(yǎng)、激素、pH、溫度、光照等。 2.影響植物組織培養(yǎng)的因素及成功的關鍵 (1)影響因素 內部因素:材料的選取。 外部因素:營養(yǎng)成分的種類及配比;植物激植物激素的用量及使用順序素的用量及使用順序;pH、溫度、光照等。 (2)獲得成功的關鍵 植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗逆性差,對培養(yǎng)條件要求較高。 培養(yǎng)材料一旦被微生物污染,就會導致實驗失敗。原因是微生物增殖快,生長迅速,消耗養(yǎng)分多,并產生代謝廢物毒害培養(yǎng)材料。 無菌技術主要包括對操作空間、實驗用具、實驗

10、材料以及操作者的消毒滅菌。 【命題視角】 近幾年高考對該考點的考查較多,命題主要以植物組織培養(yǎng)為材料背景考查植物組織培養(yǎng)過程中涉及的 MS 培養(yǎng)基及消毒滅菌的相關知識。 【典例 1】 (2012年山東理綜)辣椒素作為一種生物堿廣泛用于食品保健、 醫(yī)藥工業(yè)等領域。 辣椒素的獲得途徑如圖。 (1)圖中和分別表示辣椒組織培養(yǎng)中細胞的 和 過程。 (2)圖中培養(yǎng)外植體的培養(yǎng)基中常用的凝固劑是 。培養(yǎng)基中的生長素和細胞分裂素用量的比值 (填“高” 或“低” )時,有利于芽的分化。對培養(yǎng)基徹底滅菌時,應采取的滅菌方法是 。 (3)圖中外植體的消毒所需酒精的體積分數(shù)是 。 用酶解法將愈傷組織分離成單細胞時,

11、常用的酶是 和纖維素酶。 (4)提取辣椒素過程中,萃取加熱時需安裝冷凝回流裝置,其目的是 。 思維導引思維導引: :1.1.生長素和細胞分裂素用量的比生長素和細胞分裂素用量的比值值兩種激素間用量比例的不同對植物的兩種激素間用量比例的不同對植物的發(fā)育有什么影響發(fā)育有什么影響? ? 2.2.酶解法酶解法用酶解法將愈傷組織分離成單用酶解法將愈傷組織分離成單細胞時細胞時, ,所用酶作用于植物細胞的什么結構所用酶作用于植物細胞的什么結構? ? 3.3.冷凝回流冷凝回流萃取加熱時冷凝的原因是萃取加熱時冷凝的原因是 什么什么? ? 解析解析: :(1)(1)由植物組織培養(yǎng)的過程可知由植物組織培養(yǎng)的過程可知,

12、 ,為脫為脫分化形成愈傷組織分化形成愈傷組織, ,為愈傷組織再分化為為愈傷組織再分化為根、芽。根、芽。 (2)(2)培養(yǎng)外植體需要用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)外植體需要用固體培養(yǎng)基, ,固體培養(yǎng)固體培養(yǎng)基的凝固劑為瓊脂基的凝固劑為瓊脂, ,生長素和細胞分裂素的比生長素和細胞分裂素的比例低時利于發(fā)芽例低時利于發(fā)芽, ,高時利于生根高時利于生根; ;固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基要用高壓蒸汽滅菌。要用高壓蒸汽滅菌。 (3)(3)外植體消毒一般用外植體消毒一般用70%70%的酒精的酒精; ;由于植物細由于植物細 胞有細胞壁胞有細胞壁, ,所以將愈傷組織分離成單個細胞所以將愈傷組織分離成單個細胞需要用纖維素酶和果膠酶。需要

13、用纖維素酶和果膠酶。 (4)(4)提取辣椒素類似提取辣椒素類似于提取胡蘿卜素于提取胡蘿卜素, ,萃取加熱時要安裝冷凝回流萃取加熱時要安裝冷凝回流裝置裝置, ,目的是防止加熱時有機溶劑揮發(fā)。目的是防止加熱時有機溶劑揮發(fā)。 答案答案: :(1)(1)脫分化脫分化( (或去分化或去分化) ) 再分化再分化 (2)(2)瓊脂瓊脂 低低 高壓蒸汽滅菌高壓蒸汽滅菌 (3)70% (3)70% 果膠酶果膠酶 (4)(4)防止有機溶劑的揮發(fā)防止有機溶劑的揮發(fā) 物質的提取與分離原理、方法分析 問題引領: 蒸餾、壓榨和萃取分別適用于哪些物質的提取? DNA 的粗提取的方法是什么?依據(jù)什么原理? 血紅蛋白提取的方法

14、有哪些?分別依據(jù)什么原理? 1.幾種提取方法的比較 提取方法 適用 范圍 優(yōu)點 水蒸氣蒸餾法 適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)揮發(fā)性強性強的芳香油 簡單易行,便于 分離 水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分水解等問題 壓榨法 適用于柑橘、 檸檬等易焦糊易焦糊原料的提取 生產成本低,易保持原料原有的結構和功能 分離較為困難,出油率相對較低 使用的有機溶劑處理不當會影響芳香油的質量 出油率高,易分離 有機溶劑萃取法 適用范圍廣,要求原料的顆粒要盡可能細小 ,能充分浸泡在有機溶劑中 局限 性 2.五種物質的提取方法、原理及步驟 見附表見附表 【命題視角】 本部分的知識點與生活密切相關,且涉及分子生物學的基

15、本技術,是近年高考中的熱點。 本考點知識的考查注重基礎,題目較易。 【典例 2】 (2012 河南開封一模)生物組織中存在多種有機物,不同的有機物的提取與鑒定方法不盡相同。根據(jù)所學知識,請回答下列問題。 (1)在香料工業(yè)提取的“液體黃金”玫瑰油中,要求不含有任何添加劑或化學原料,其提取方法主要是 ;玫瑰精油的提取過程中向獲得的乳化液中加入 NaCl,增加鹽濃度的目的是 。 (2)橘皮精油主要通過壓榨法提取。要用 將橘皮浸透,這樣壓榨時不會滑脫,出油率高,并且壓榨液的黏稠度不會太高,過濾時不會堵塞篩眼。 (3)用萃取法提取胡蘿卜素,萃取的效率主要取決于 ,同時還受原料顆粒的大小、 含水量等條件的

16、影響;在對新鮮胡蘿卜進行干燥時,要注意控制 ,否則會引起胡蘿卜素的分解;提取的胡蘿卜素粗品可通過 法進行鑒定。 (4)凝膠色譜法是根據(jù) 分離蛋白質的有效方法,電泳法是根據(jù)各種物質分子的 的不同,使待分離樣品中各分子的遷移速度不同而實現(xiàn)分子分離的。 解析解析: :(1)(1)玫瑰精油不能含有任何化學原料玫瑰精油不能含有任何化學原料, ,所所以不能用萃取法以不能用萃取法, ,而其又具有揮發(fā)性較強等特而其又具有揮發(fā)性較強等特點點, ,適于水蒸氣蒸餾法。玫瑰精油的提取過程中適于水蒸氣蒸餾法。玫瑰精油的提取過程中加入加入 NaClNaCl 的目的是使油層與水分開。的目的是使油層與水分開。 (2)(2)壓

17、榨前先用石灰水將橘皮浸透。壓榨前先用石灰水將橘皮浸透。(3)(3)萃取萃取法的萃取效率在原料相同時主要決定于萃取法的萃取效率在原料相同時主要決定于萃取劑的性質和使用量。劑的性質和使用量。 (4)(4)凝膠色譜法是根據(jù)相凝膠色譜法是根據(jù)相對分子質量的大小分離蛋白質的對分子質量的大小分離蛋白質的; ;電泳法是電泳法是根據(jù)各種物質分子的帶電性質的差異、分子根據(jù)各種物質分子的帶電性質的差異、分子的大小和形狀的不同的大小和形狀的不同, ,使待分離樣品中各分使待分離樣品中各分子的遷移速度不同而實現(xiàn)分子分離的。子的遷移速度不同而實現(xiàn)分子分離的。 答案答案: :(1)(1)水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾法 使玫瑰油與

18、水分開使玫瑰油與水分開 (2)(2)石灰水石灰水 (3)(3)萃取劑的性質和使用量萃取劑的性質和使用量 溫度和時間溫度和時間 紙層析紙層析 (4)(4)相對分子質量的大小相對分子質量的大小 帶電性質的差異、帶電性質的差異、分子的大小和形狀分子的大小和形狀 1.(2012 中山模擬)下列有關月季花藥培養(yǎng)的實驗操作中,不正確的是( A A ) A.花藥培養(yǎng)可在同一培養(yǎng)基上培養(yǎng)至長出幼小植株再更換培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng) B.鏡檢花粉時可用醋酸洋紅法或焙花青鉻礬法染色,后者能將花粉細胞核染成藍黑色 C.在剝離花藥時,要盡量不損傷花藥,否則易從受傷部位產生愈傷組織 D.如果接種的花藥長出愈傷組織并分化成幼小植株

19、,還需對植株作進一步的鑒定和篩選 解析解析: :脫分化和再分化過程中培養(yǎng)基中激脫分化和再分化過程中培養(yǎng)基中激素的用量比例是不同的素的用量比例是不同的, ,故花藥培養(yǎng)至愈故花藥培養(yǎng)至愈傷組織后即需更換培養(yǎng)基傷組織后即需更換培養(yǎng)基,A,A 錯誤。錯誤。 2.(2012珠海模擬)PCR過程與細胞內的DNA復制過程相比,主要有兩點不同,它們是( C C ) PCR 過程需要的引物是人工合成的單鏈DNA 或RNA PCR 過程不需要 DNA 聚合酶 PCR 過程中 DNA 的解旋不依靠解旋酶,而是通過對反應溫度的控制來實現(xiàn)的 PCR 過程中,DNA 不需要解旋,直接以雙鏈 DNA 為模板進行復制 A. B. C. D. 解析解析: :細胞內細胞內DNADNA 復制過程中會合成一小復制過程中會合成一小段單鏈段單鏈 RNARNA 作為引物作為引物, ,而而 PCRPC